JPS62157080A - 直接加熱式定着ロ−ルの温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子写真複写機等の定着装置に係り、特に直接
加熱式定着ロールの温度制御装置に関するものである。

［従来技術］ 従来、定着ロールの加熱状態、即ち、温度状態は、定着
ローラに接触させあるいは若干距離を持たせて配設した
サーミスタ、熱電対等の温度検知素子で検出し、この検
出した信号により、定着ロールの１発熱体に流す電流を
オン・オフすることにより定着温度の制御を行なうよう
に温度制御装置を構成するのが普通であった。

しかしながら、このような温度制御装置では例えばサー
ミスタ等の温度検知素子が実際の定着口−ラの温度変化
に追随し切れないという問題があった。すなわち、定着
ローラの昇温特性よりも温度検知素子の検知特性が下回
ることから、温度検知素子にて定着ローラの設定温度を
検知したときには、実際の定着ロールの温度は設定温度
を上回って、いわゆるオーバーシュートしてしまうとい
う問題があった。オーバーシュートは定着ロール芯金が
薄いほど、つまり温度立上り時間の短い定着ロールはど
大きくなる。オーバーシュートが発生し、ローラ表面温
度が２３０℃位になると、テフロンやシリコンといった
離型層の剥離、ローラーの変形、オイルの塗布の場合は
オイルが気化して発煙するというような種々の不具合を
生ずる。

また、温度検出素子を定着ローラに接触する方式のもの
においては、両者の摩擦による耐久性の問題があり、さ
らには、温度検知素子の取付位置のずれによって温度検
知に誤差が生ずる恐れがある。

［発明が解決しようとする問題点コ このため、最近、面状発熱体自身の抵抗値を読み取るこ
とにより温度制御を行うようにしたもの（特開昭５８年
第１９２０６５号参照）が提案されている。

この方式は、面状発熱体の熱で定着ローラ温度を得るよ
うにし、しかもこの面状発熱体の抵抗変化で温度状態を
検知し、この温度を制御しているため、温度検出素子に
よる不具合点を無くすことができるという利点がある。

しかし、従来提案されているこの方式のものは、いずれ
も電圧あるいは電流等の測定値をコンピュータにより処
理しているため、複雑かつ高価なものとなり、実用する
上での大きな障害となっていた。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、比較的簡単な
構成で面状発熱体自身の抵抗変化を検知し、定着温度追
随性の良い制御装置を実現することを目的とするもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、面状発熱体部分を
有する直接加熱型定着ロールの温度制御装置において、
面状発熱体に印加される電圧および面状発熱体に流れる
電流をそれぞれ電圧トランスおよび電流トランスにより
検知し、両者の比較検知信号から面状発熱体の抵抗値変
化を求め、これによって定着ロール表面の温度を制御す
ることを特徴とするものである。

第１図は１本発明の基本構成を説明するための概略図で
ある。

第１図において、１は直接加熱式定着ロールであり１円
筒状ロールの母材の外表面に溶射により発熱抵抗膜２等
を形成し、構成されたものである。

発熱抵抗膜２の両端部には例えばスリップリング３ａ、
３ｂとカーボンブラシ４ａ、４ｂからなる給電部が設け
られる。５は電源であり、一端は電源スィッチＳＷを介
して、前記カーボンブラシ４ａに接続され、他端はスイ
ッチング回路６及び電流トランスＣＴ−次側を介して、
前記カーボンブラシ４ｂに接続されて、抵抗膜へ電力を
供給するように構成される。

また、ＰＴは計器用電カドランスであり、抵抗膜２に印
加される電圧が検知できるように、その−次側コイルの
一端は、電源スィッチＳＷとカーボンブラシ４ａの接続
点に接続され、他端は、スイッチング回路６と電流トラ
ンスの一次側コイルとの接続点に接続される。

尚、上記説明では、カーボンブラシとスリップリングに
より給電部を構成したが、本発明はこのような給電部に
限定されるものではなく、種々の方式の給電部の構成が
採用できることは言うまでもない。また、スイッチング
回路６、電流トランスＣＴ、電圧トランスＰＴおよび電
源スィッチＳＷの接続は、それらのものが本来の役割を
果たす上での支障が無い範囲で接続される個所が変更で
きることは勿論であり、さらには異常温度上昇等に対処
するための温度ヒユーズ等が上記電力供給回路中に設け
られても良い。

次に、電流トランスＣＴの２次側コイルと、電圧トラン
スＰＴの２次側コイルとは、抵抗膜に電流が流れた際に
誘起される電圧ｅｉ、ｅｎが互いに逆相になるように接
続され１両電圧の比によって検知された抵抗膜２自体の
抵抗値変化信号が検知信号処理回路７に入力される。な
お抵抗Ｒ１はこれを調整することにより任意に温度設定
ができるようにするためのものである。検知信号処理回
路７に入力された抵抗値変化検知信号は予め設定された
基準値と比較され、増巾されて出力され、パルス化回路
８に入力される。パルス化回路８では、検知信号を波形
整形し、パルス化して出力し。

制御回路９に入力する。一方、例えばスイッチング回路
６がＯＦＦ状態にあり、抵抗膜２に電流が流れない状態
の場合には、電流トランスＣＴおよび電圧トランスＰＴ
ともに抵抗膜の抵抗値変化を検知できない。このため、
サンプリング信号発生回路１０を設け、一定周期でサン
プリング信号を発生させ、制御回路９に入力する。制御
回路９では、前記パルス化回路８、およびサンプリング
信号発生回路１０からの信号により、スイッチング回路
６をＯＮまたはＯＦＦにするか判断し、制御信号を出力
する。

第２図は、上記構成の本発明装置における各部の作用を
説明するためのタイムフロー図である。

まず、電源スィッチがＯＮすると、定着ロールの抵抗膜
の抵抗値は設定値と異なるため、当然スイッチング回路
６もＯＮ状態となり、抵抗膜にはヒーター電流が流れ、
定着ロールの温度すなわちヒータ一温度は除々に上昇す
る。ヒータ一温度が設定温度に達すると、定着ロールの
抵抗膜の抵抗値も予め設定した値に到達するが、この抵
抗膜の抵抗値変化は電流トランスＣＴと電圧トランスＰ
Ｔの組合せ回路によって継続的に検知されているため、
所定の抵抗値に達したときには、検知信号処理回路７→
パルス化回路８→制御回路９と信号が伝達され、スイッ
チング回路がＯＦＦとなる。このためヒーター電流は遮
断されるが、ヒータ一温度は良く知られているように設
定温度よりも若干上昇した後に除々に降下する。ここで
ヒータ一温度が降下し、設定温度に達したときには、再
度スイッチング回路６をＯＮ状態にする必要がある。し
かし。

ヒーター電流が流れていない場合には、電流トランスＣ
Ｔおよび電圧トランスＰＴのいずれにも出力が得られな
いため、降温時の抵抗膜の抵抗値変化を検知することが
できない。このため前述したように、サンプリング信号
発生回路１０によりサンプリング信号を発生し、一定周
期で強制的にスイッチング回路６をＯＮ状態にして、短
時間ヒーター電流を流すことによって抵抗膜の抵抗値変
化を検知する。これによって、ヒータ一温度が設定温度
以下になったことを検知することができるため、再度ス
イッチング回路をＯＮ状態とする。この動作は、電源ス
ィッチがＯＦＦされるまで繰り返し、継続される。

［実施例］ 外径２５φ、長さ３００ｍｍの肉薄軟鋼層のロール母材
表面上に結合膜、絶縁膜を形成した後、アルミナにニッ
ケルおよびクロムを混合した粉末を溶射することによっ
て、厚さ７０μｍの抵抗膜を形成し、この抵抗膜の両端
部にアルミブロンズからなる電極部を夫々形成した後、
さらに絶縁膜を形成し、テフロンコーティングして定着
ロールを作成した。

この定着ロール２を第３図に示すような回路に接続し、
温度制御を行った。第３図において、第１図に対応する
部分は同一の符号を付してあり、その基本的な作用は前
述した通りであるが、本実施例においては、検知信号処
理回路およびパルス化回路はＮＯＲ回路（ＨＤ　１４０
７０）を用い、サンプリング信号発生回路はＮＡＮＤ回
路（ＨＤ１４０１３）を用いて夫々構成することにより
、極めて単純化、小型化してあり、複写機組込み上有利
なものとしている。また、制御回路はフリップ・フロッ
プ回路により構成し、スイッチング回路には５ＳＲ（ゼ
ロフロススイッチ）を用いた。

上記構成において、１００Ｖの電圧を印加し約９Ａの電
流を抵抗膜に流したところ、１９０℃の設定温度には約
２０秒で到達し、電流トランスＣＴおよび電圧トランス
ＰＴにより抵抗膜の抵抗値変化が検知され、ヒーター電
流が遮断された。次いで、０．５秒周期で発生されるサ
ンプリング信号に対応するヒーター電流が短時間通電を
繰り返したが、１０数秒後に再度スイッチング回路がＯ
Ｎ状態となり、ヒーター電流が定常的に抵抗膜に流れ再
加熱された。この動作を１０００時間に亘り連続試験し
たところ、定着ロールの温度変化は設定温度±１．５℃
の範囲に制御できた。

尚、上記実施例ではスイッチング回路にＳＳＲを使用し
たが、この素子はノイズの点では有利であるが、　０Ｎ
−ＯＦＦ制御のみであるため、より急速な加熱をするた
め、ヒーター電流の大きさを制御するなどのいわゆる中
間制御を必要とする場合には５ｃＲ（シリコン制御整流
器）やトライアック等を使用することが望ましい。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明によれば次のような効果が
得られる。

■電源−次側と電気的に分離した状態で温度計測が可能
である。

■温度は抵抗体の温度係数を利用して電流の変化で測定
しているため、応答性が良い。

■電圧と電流の比で検知しているため、電圧が変動して
も正確な抵抗値を測定できる。

■温度設定が抵抗等回路定数の調整で任意に設定できる
。

■温度は通電中は常時測定され、通電ＯＦＦ時でも。

サンプリングを行なって一定時間毎に測定されるので、
制御誤差が少ない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明装置の概略構成説明図、第２図は本発明
装置の動作を説明するためのタイムフロー図、第３図は
本発明の一実施例に係る詳細回路図である。 １：定着ロール、２：抵抗膜、６：スイツチング回路、
１０：サンプリング、信号発生回路。 第　２　図 手続補正書（１劃

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状ロール母材の外周面に抵抗膜を溶射して面
   状発熱体が構成された定着ロールの温度状態を、面状発
   熱体に印加される電圧値および面状発熱体に流れる電流
   値との比から読み取られる面状発熱体自身の抵抗値変化
   から検知し、定着温度の制御を行うことを特徴とする直
   接加熱式定着ロールの温度制御装置。
2. （２）上記電圧値の検知に計器用電圧トランスを使用し
   、上記電流値の検知に電流トランスを用いたことを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の直接加熱定着ロ
   ールの温度制御装置。
3. （３）上記電圧トランスまたは電流トランスの磁心がア
   モルファス磁性材料から構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項または第（２）項に記載の
   直接加熱式定着ロールの温度制御装置。
4. （４）上記面状発熱体自身の抵抗値変化を検知するため
   に一定周期でサンプリング電流を面状発熱体に流すこと
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至第（３）項
   記載の直接加熱式定着ロールの温度制御装置。